小型数字湿度传感器IC,延长电池寿命并降低设计复杂度
功耗敏感型便携式系统的电池选择
选择合适的电池是便携式湿度检测系统设计的重要考虑因素。电池的特性因电池内部的化学物质、漏电流和温度而变化。电池主要分为两大类:
?不可充电的原电池 - 通常比可充电电池成本更低、能量密度更高。
?可充电的蓄电池 - 由于活性材料的耗散、电解质的损失以及内部腐蚀,此类电池不能
无限次数的重复充电,并且在使用前必须进行充电。
附录1列出主要的电池特性,附录2详细说明一般的电池类型。
当每分钟操作2次转换时,Si7005相对湿度传感器在每年操作中将消耗8.76毫安时(mAh),这仅仅是通常电池电量的一小部分。根据选择的电池类型不同,需要应用下列额外的设计原则。
Si7005 Vdd的范围是2.1V-3.6V。为获得更好的转换精度,Vdd应不低于2.3V。当使用AA电池时,推荐使用两节电池串联。如果放电限制到1.15V,3000mAh的AA碱性电池的电量将减少到2000mAh,这仍然相当充足。
虽然容量有限,钮扣电池依旧是Si7005湿度和温度传感器电源的很好选择,因为电池电压符合传感器操作范围。对于230mAh容量的钮扣电池来说,当GPIO在转换之间关闭传感器供电时,Si7005电量消耗仅为电池容量的一小部分。就原生锂电池和蓄电池来说,新电池电压对于Si7005传感器来说太高了,需要串联电压调节器。
总结
低功耗便携式湿度传感器的市场需求在不断增加,新兴的用于“物联网”的便携式和移动系统也起到极大的推动作用。数字湿度单芯片传感器IC,例如Silicon Labs Si7005器件,是这种系统的理想选择。Si7005是小型高性能的相对湿度和温度传感器,最大限度的减少片外元件数量和BOM成本。片上校准、数字I2C主机接口、可选的保护盖,以及具有成本效益的评估板和开发套件使开发人员可以快速方便的实现特性丰富的便携式湿度传感器系统,并且系统的产品运行时间和电池寿命至少达5-10年。对于没有空间限制的应用来说,AA电池是很好的选择,而在电池尺寸受限的应用中,钮扣电池更佳,并且可提供多年服务。
附录1. 电池关键特性详解
电压
电池电压的典型值、最小值和最大值很重要。例如1.5V碱性电池放电范围是1.5-0.9V。
放电电流
在产品生命周期中,平均放电电流决定操作器件需要提供多大容量的电池。重要的是知道放电电流的最大值,以确保电池能为间歇性负载提供电流。
电池寿命
电池的寿命取决于放电电流。一般电池寿命是在指定放电电流下的最大电池寿命,其低于最大放电电流。
尺寸和重量
电池的化学物质和应用所需的功耗极大影响所选的电池大小和重量。通常,相同能量下更小更轻的电池比更大更重的电池成本更高。
保质期
在客户收到产品之前,应考虑电池保质期。某些电池比其他电池的保质期更长。有时保质期被指定为自放电电流,应该从电池寿命中去除。
温度
电池化学成分决定工作温度范围。然而,即使指明电池可以在极端的温度下操作,
电池性能和寿命也可能会受到影响。低温可能影响性能,同时高温会显著降低电池寿命。
原电池或蓄电池
可充电电池或蓄电池可以多次使用,但通常比较昂贵,而且通常需要充电器。
充电
不适当的充电是充电电池早期失效的主要原因。更好的充电器所花费的成本往往超过增加的性能和减少替换次数而节省的成本。
循环寿命
充电电池只能使用一定次数。
成本
技术上理想的电池可能成本高昂。例如,一次性锂电池的成本可能是碱性电池的30倍以上,此外,还要加上电池连接器、加工,以及为保护和/或充电电路的额外电路所需的成本。
附录2. 常用电池类型

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